绿色化学理念在有机化学和实验教学中应用

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1、绿色化学理念在有机化学和实验教学中应用［摘要］随着我国工业化程度不断提高，污染越来越严重。为此，有机化学的课堂实验应将“绿色化学”理念作为重点教学内容，可以采取的具体措施如下：(1)利用多媒体设备；(2)用微量及半微量操作代替传统的常量实验;(3)鼓励学生参与到综合性的合成实验中去。通过这一系列措施在实验中降本增效，最小化污染物排放，真正地将绿色化学理念植根于学生的脑海中。［关键词］绿色化学有机化学实验环境保护［中图分类号］G642.423［文献标识码］A［文章编号］2095-3437(2013)23-0090-02最先提

2、出“绿色化学”理念的是美国化学会(AmericanChemicalSociety),由于顺应经济社会发展的客观规律，很快即在世界范围内广泛流传。绿色化学，简单地说，是采用适当的化学原理减少，甚至消除工业生产对于生态环境的污染。近年来，随着环境污染事件不断升级以及人们的环保意识不断增强，［1］“绿色化学”所倡导的理念已经成为国内外高校关注的热点。众多大学化学教材以及高校的教学计划均纳入了绿色化学相关内容，积极向广大学生推广该理念，以期未来他们能将其运用在工作中。一、"绿色化学”理念在有机化学理论教学中的应用（一）加强绪论课的

3、教学绪论课是一门课程的序幕，其教学的目的是使学生明确学习绿色化学的终极目标，启发他们学习该课程的自觉性，激发学习兴趣。因此，绪论课必须具备两大特性：（1）概念性：绪论课应界定绿色化学的准确定义和涵盖范围，将绿色化学的产生、发展融会于化学史的整个进程中介绍给学生，保证化学学习的连续性；（2）方向性：绪论课应指出绿色化学现阶段的发展状况以及未来的发展方向，同时需要指导学生如何进行该方向的学习，需要具备怎样的知识结构。因此我们应当首先开场白式地介绍绿色化学的“前世今生”，以著名化学家、化学实验、化工企业的事例证明绿色化学出现的重

4、要性，从而形象生动地描述其对于化工产业、环境保护乃至全人类发展的伟大意义。在介绍有机化学的发展历程时，简单陈述生命力学说、实验室的获得、分子组成的确定、有机化合物和有机化学的定义、结构学说的建立等里程碑式的事件。通过这一过程使学生明白：其一，绿色化学的出现符合客观世界的发展规律；其二，在具有探索精神和社会责任感的学者的努力下，绿色化学正在飞速地发展，并不断取得里程碑式的成就。然后向学生介绍国内外该领域的发展现状。目前很多发达国家已经大范围普及了绿色化学相关技术，从源头上遏制了污染的排放量。但国内的工业污染物治理方法还停留在

5、'‘末端治理技术”阶段，因此大幅度增加了社会可持续发展的经济成本，而且加大了原本已经十分脆弱的生态环境的负担。(二)通过实例说明“绿色化学”的好处在课堂教学中通过对有机合成反应方法的对比，可以说明绿色合成的优点。本文以苯酚的制备反应和烘炷的水合反应为例。(1)苯酚的制备反应目前共有三种方法可以获取苯酚：一是苯磺酸碱熔法，二是芳卤衍生物水解法，三是异丙苯氧化法。苯磺酸碱熔法是将氢氧化钠与苯磺酸钠盐共熔，即碱熔后便可以得到苯酚钠，再经酸化，即得到苯酚。该法的优点在于转化率高、设备简单、产品纯度佳；缺点则是产生废液多、生产工序多

6、、酸碱消耗量大。芳卤衍生物水解法是加入大量酸碱，当卤原子的邻对位产生强的吸电子基团时进行水解反应。而异丙苯氧化法是一种绿色合成方法，以异丙苯在催化剂紫外线或过氧化物的作用下得到过氧化异丙苯，接着使用稀硫酸将其分解成丙酮和苯酚。该法的优点是可以得到有价值的副产品，每产生一吨的苯酚同时可得到0.6吨的副产品丙酮。显而易见，从绿色化学的角度，我们应当舍弃苯磺酸碱熔法和芳卤衍生物水解法，选择异丙苯氧化法，以节约大量原料，并能减少污染。这个例子充分说明了在课堂上有效传输“绿色化学”理念的可行性。（2）烘炷的水合反应作为有机合成中官能

7、团转换的最重要的基础反应一一烘炷水合反应，现在已经有了更绿色的实验方法。传统的工业生产是以汞盐为催化剂，加入烘痊与水反应得到醛和酮。该方法在生产乙醛上得到了广泛的应用，但由于汞盐是很难回收处理的，且反应中需要大量的硫酸，该方法已被发达国家淘汰。在指导学生设计合成反应时，应将污染纳入最佳合成路线的考量因素，综合原料易得性、反应步骤数目、转化率高低、分离提纯难易等各个方面对其进行评估，做到真正无毒无害地实验。通过这样的说明，使学生理解“绿色化学”的理念，在未来的职业生涯中能够利用化学创造更加清洁的环境。二、"绿色化学”理念在有

8、机化学实验教学中的应用（一）实验教学中使用多媒体辅助教学多媒体教学融会了声音、动画、图片等，能够极大程度地优化化学实验：第一，可以增强实验的可见度，从而使得实验的演示效果更加逼真；第二，模拟实验可以避免污染；第三，可以模拟工业化生产过程。比如学生对于接触法制硫酸、氨氧化法制硝酸等大多数未见过的实验，缺乏